利用ATLAS探测器首次观测到H→bb衰变和VH产生过程

论文摘要

本文的主要内容为利用ATLAS探测器,通过希格斯玻色子与矢量玻色子（W或Z）伴随产生过程寻找标准模型下的希格斯玻色子衰变到正反底夸克的过程。分析利用的数据为ATLAS探测器从大型强子对撞机收集到的质心能量为13 TeV的质子质子对撞数据。数据对应的积分亮度为79.8 fb-1。根据W或Z玻色子衰变产生的带电轻子数目（电子或缪子）,该分析共分为三个子分析道:0轻子道,主要对应Z→VV过程;1轻子道,主要对应W-→IV过程;2轻子道,主要对应Z→ll过程。作者开发了一套数据驱动的方法,用于估计1轻子道中QCD本底的贡献,并对相应的系统误差做了细致的研究。为提高分析的灵敏度,作者进行了一系列的分析优化工作,包括1轻子道较低矢量玻色子横动量区间的研究,对用于降低事例堆积影响的选择条件的研究等。另外,作者还对多变量分析的变量选择和训练进行了优化和更新,提供了最后用于统计分析的输入文件并进行了一系列的统计分析相关的研究。这些工作结合在一起,确保了分析结果的高质量与稳定性。对一个质量为125 GeV的希格斯玻色子,分析中观察到了明显的较之其他标准模型估计的本底的事例超出,该超出对应的置信度为4.9倍的标准偏差,与之相对应的期待的置信度为4.3倍标准偏差。实验测得的信号强度与标准模型预言的信号强度的比值为1.16+0.27-0.25=16±0.16（stat）+0.21-0.19（syst）。该结果也与其他利用Run 1和Run 2数据,利用底夸克对末态寻找标准模型下的希格斯玻色子的分析结果进行的联合,并得到了 5.4倍的标准偏差,进而提供了希格斯玻色子衰变到底夸克对的直接证明。另外,该结果还与其他的利用Run 2数据,利用伴随产生过程寻找希格斯玻色子的分析结果进行了联合,并得到了 5.3倍的标准偏差,进而提供了希格斯玻色子与W或Z玻色子伴随产生的直接证明。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• Acknowledgements
• Chapter 1 Introduction
• Chapter 2 Theoretical Framework
•   2.1 The Standard Model
•   2.2 The Higgs Mechanism
•   2.3 Physics at Hadron Colliders
•   2.4 Standard Model Higgs Boson Phenomenology at Hadron Colliders
•     2.4.1 Higgs Boson Production Mechanisms
•     2.4.2 Higgs Boson Decay Modes
• Chapter 3 The Large Hadron Collider and the ATLAS detector
•   3.1 The Large Hadron Collider
•   3.2 The ATLAS Detector
•     3.2.1 Overview
•     3.2.2 Inner detector
•     3.2.3 Calorimetry
•     3.2.4 Muon spectrometer
•     3.2.5 Forward detectors
•     3.2.6 Trigger and data acquisition system
•   3.3 Luminosity
•   3.4 Pile-up
•   3.5 Monte Carlo Simulation
• Chapter 4 Object Reconstruction
•   4.1 Tracks and Vertices
•   4.2 Electrons
•     4.2.1 Reconstruction
•     4.2.2 Identification
•     4.2.3 Isolation
•     4.2.4 Simulation Correction Factors from Efficiency Measurement
•   4.3 Muons
•     4.3.1 Reconstruction
•     4.3.2 Identification
•     4.3.3 Isolation
•     4.3.4 Simulation Correction Factors from Efficiency Measurement
•   4.4 Hadronic Tau
•   4.5 Jets
•     4.5.1 Reconstruction
•     4.5.2 Calibration
•     4.5.3 Jet Cleaning and Pile-up Jets Suppression
•   4.6 B-jet Tagging
•   4.7 Missing Transverse Energy
• Chapter 5 Search for the Standard Model VH（b（?））
•   5.1 Overview
•   5.2 Dataset and Simulated Event Samples
•   5.3 Object and Event Selection
•     5.3.1 Overlap removal procedure
•     5.3.2 Analysis specific object definition
•     5.3.3 Event selections
•     5.3.4 Additional selections for dijet mass analysis
•     5.3.5 Truth b-jets tagging
•     5.3.6 Jet energy corrections
•     5.3.7 Analysis regions
•   5.4 Multivariate Analysis
•     5.4.1 Input variables
•     5.4.2 Setup and training
•     5.4.3 BDT transformation
•   5.5 Estimation of The Multi-jet Background
•     5.5.1 0-lepton channel
•     5.5.2 1-lepton channel
•     5.5.3 2-lepton channel
•   5.6 1-lepton Channel Optimization
• hadV channel study'>    5.6.1 W→ τ_hadV channel study
• had removal'>    5.6.2 τ_hadremoval
•     5.6.3 t（?） reduction cut study
•     5.6.4 Pile-up jet suppression
•     5.6.5 Dijet-mass analysis selection and categorization optimization
•   5.7 Systematic Uncertainties
•     5.7.1 Experimental systematic uncertainties
•     5.7.2 Simulated background uncertainties
•     5.7.3 Signal uncertainties
•   5.8 Statistical Analysis
•     5.8.1 Likelihood function
•     5.8.2 Test statistics
•     5.8.3 Uncertainty on signal strength
•     5.8.4 Asimov dataset
•     5.8.5 Treatment of the nuisance parameters in the likelihood fit
•   5.9 Results
•     5.9.1 Results of the SM Higgs boson search at （?）=13 TeV
•     5.9.2 Results of the diboson analysis
•     5.9.3 Results of the dijet-mass analysis
•     5.9.4 Results of combination
•   5.10 Two Further Improvements in 1-lepton Channel
• T^V region in the fit'>    5.10.1 Adding 1-lepton medium p_T^V region in the fit
•     5.10.2 Using extended tt MC samples
• Chapter 6 Conclusion and Outlook
• References
• 学位论文评阅及答辩情况表

文章来源

类型: 博士论文

作者: 马延辉

导师: 马连良,Marumi Kado,Jean-Fran(?)ois Grivaz

关键词: 大型强子对撞机,实验,希格斯玻色子,伴随产生,底夸克

来源: 山东大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 山东大学

分类号: O572.2

总页数: 229

文件大小: 27095K

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